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연기·재난 환경 센서융합 기반 구조 로봇 인식 및 제어 연구

Sensor Fusion for Rescue Robotics and Object Detection in Dense Smoke Environments

연구 내용

열화상·초음파·레이더 계열 센서를 융합하여 연기 환경에서 객체를 탐지하고 구조 이동 경로를 제어하는 연구

본 연구는 화재·연기 환경과 재난 현장에서 저비용 센서 조합으로 객체 탐지와 접근 제어를 수행하는 데 초점을 둡니다. 열화상 IR 배열을 이용해 생존자 위치를 추정하고, 초음파를 통합하여 장애물의 3D 위치 추정을 기반으로 회피 및 접근 궤적을 생성·제어합니다. 동시에 경사 지형 조건에서 3축 가속도계를 활용한 틸트 추정과 박스 각 수평 제어를 적용하여 이동 중 작업 안정성을 확보합니다. 또한 단일 열화상 카메라, FMCW radar, 다중 초음파의 역할을 분해하고 센서별 거리·형상 정보를 융합해 1m 미만 시야에서도 객체를 시각화하는 프레임을 제안합니다.

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연구 흐름

연구는 먼저 저비용 열화상 IR 배열과 초음파, 3축 가속도계를 결합한 센싱·제어 아키텍처 설계에서 출발했습니다. 이후 장애물의 3D 위치 추정과 접근 궤적 생성으로 로봇이 검색 대상에 접근하도록 제어 흐름을 확립했습니다. 다음 단계에서는 단일 센서로 인한 가시성 한계를 보완하기 위해 FMCW radar와 다중 초음파를 포함한 센서 융합 개념을 정리하고, 벽·계단·장애물 분류 및 원거리 거리 측정 구조를 구체화했습니다. 마지막으로 화재 농연 조건에서 적용 가능한 탐지·융합 방향을 과제 기반으로 축적하여 연구를 고도화했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

  • 화재·연기 환경 객체 탐지 시스템
  • 저비용 탐색 로봇 플랫폼
  • 열화상 기반 생존자 위치 추정
  • 초음파-레이더 융합 거리측정
  • 경사 지형 주행 보조
  • 실시간 장애물 3D 위치 추정
  • 다중 센서 캘리브레이션 방법
  • 구조 로봇 임무 경로 제어기
  • 연기 차폐 환경 시각 대체 인식
  • 재난 대응용 로봇 프로토타입 제작

관련 논문

구분

제목

1

The Design of a Low-Cost Sensing and Control Architecture for a Search and Rescue Assistant Robot

2

Research and Conceptual Design of Sensor Fusion for Object Detection in Dense Smoke Environments

관련 프로젝트

구분

제목

1

화재 농연 환경에서 객체탐지가 가능한 센서융합 연구

2

화재 농연 환경에서 객체탐지가 가능한 센서융합 연구